專利名稱：位置測量系統的掃描組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的、位置測量系統的、例如長度測量系統的掃描組件。
背景技術：
這種掃描組件包括用于產生電磁輻射的、例如形式為發光二極管(LED)的輻射源，借助于該輻射源能掃描位置測量系統的量具、例如沿測量方向(縱向_)延伸的、具有測量刻度的刻度尺；和輻射源的基座，在該基座上能固定輻射源并且設有用于電接觸輻射源的電導體元件。也就是說，通過將輻射源固定在基座上，其一方面集成到掃描組件中并且固定在其內部，以及另一方面被電連接，從而能對用于產生電磁輻射的輻射源通電流。為此，輻射源具有電連接元件，當輻射源按照規定固定在基座上時，該輻射源通過所述連接元件與基座的導體元件電接觸。這種掃描組件通常設計成所謂的掃描頭，該掃描頭通過(光電)掃描位置測量系統的所屬的測量刻度能實現高度精確的位置測量。需掃描的測量刻度在此可以例如被設置用于在縱向延伸的刻度尺上形成所謂的縱向測量系統，或者為了形成角度測量系統沿著在分度盤上的圓形軌道或在滾筒的內圓周或外圓周上延伸。此外，要借助掃描組件掃描的測量刻度不僅設計成增量式刻度而且也設計成絕對-編碼。由DE 198 43 155 Al已知一種具有開頭所述類型的、形式為掃描頭或傳感器頭的掃描組件的位置測量系統。該頭設計成MID裝置(Molded Interconnect Device模塑互連器件/成型的連接器件)，其具有形式為樹脂模板的基座，該基座涂覆了導電薄膜，該薄膜已經以下述方式結構化形成了連接導線，該連接導線三維地在模板上延伸。在模板的一個開口中埋入LED，其用于光電地掃描對應于掃描頭或傳感器頭的刻度尺并且其通過電連接元件與在模板的表面上的連接導線連接。由例如形式為LED的這種輻射源發出的光線規則地借助于透鏡進行視準，并且在光線射到要掃描的測量刻度上之前，作為平行的光束照射掃描板。為了使由輻射源發出的光線精確地準直，精確地調節在輻射源與用于準直的透鏡(聚光透鏡)之間的距離是重要的。

發明內容
本發明的目的在于，實現一種開頭所述類型的掃描組件，該掃描組件能利用簡單的器件實現輻射源在所屬的基座上的確定的定位。所述目的根據本發明通過建立具有權利要求1所述特征的掃描組件來實現。據此，設置在基座上的導體元件和輻射源的配屬的連接元件形成引導部，通過該引導部，輻射源在其固定在基座上之前(在保持輻射源與基座側的導體元件之間的電接觸的情況下)可關于基座沿調節軌道運動，以便能使所述輻射源在所述基座上沿所述調節軌道布置在不同的位置中，其中所述輻射源分別與所述導體元件電接觸，即分別能通電流以用于產生光線。由此，輻射源可以針對性地如此定位在基座上，使得輻射源與配屬的透鏡和/或掃描板具有確定的距離，其中，輻射源在分別已調節的位置中電接觸并且因此在固定在相應的位置中時能分別直接投入使用。輻射源沿調節軌道的引導在此不必僅借助于由基座側的電導體元件和輻射源側的電連接元件形成的引導部來實現。更確切地說，引導裝置(附加地)也可以通過下述方式形成輻射源利用其殼體在基座的相應的容納部中確定地沿著調節軌道可運動地引導。在這種情況下，由導體元件和連接元件形成的(電)引導部在其功能方面必要時局限于此，而輻射源沿著調節軌道(通過基座的容納部規定的)運動保持在輻射源和基座側的導體元件之間電接觸。根據本發明的一種實施方式，由導體元件和所屬的連接元件形成的引導部具有至少一個沿著調節軌道延伸的印制導線和所屬的電接觸元件，它們可沿著所述調節軌道彼此相對移位并且同時相互電接觸，以便輻射源可以關于基座在不同的相對位置中分別進行電接觸。特別是在此可以設置兩個印制導線，它們分別配備有一接觸元件，因為輻射源規則地具有至少兩個電接線。在此各個印制導線可以作為電導體元件設置在基座上，而分別所屬的接觸元件作為電連接元件布置在輻射源上。引導部可以設計用于使輻射源進行直線引導的運動，這通過下述方式至少一個導體元件和/或所屬的連接元件直線地延伸。輻射源側的連接元件可以由突出于輻射源的連接腿形成，或者也能以其它方式裝備，例如作為在福射源的殼體上延伸的連接元件。下面借助附圖進一步描述基座側的導體元件和所屬的輻射源側的連接元件的具體設計方案。為了在基座上能將輻射源固定在多個不同的位置中，在這些位置中輻射源分別與基座側的導體元件電接觸，固定法是特別適合的，其無梯級地或者梯級少地可以應用在(幾乎)任意的相對位置中，例如焊接、特別是激光焊接、粘接或者其它材料配合的連接。在輻射源和基座之間的連接在此一方面可以在基座側的導體元件和所屬的電連接元件之間和/或另一方面在輻射源的殼體和所屬的基座側的容納部之間實現。在第一種所述的情況下，適宜的是應用導電的連接劑、例如導電的粘合劑。掃描組件特別是可以設計成所謂的MID裝置(Molded Interconnect Device模塑互連器件或者說成型的連接裝置)，這通過下述方法電印制導線在基座的由電絕緣材料制成的基體上延伸，特別是以涂覆在基座的基體上的薄膜的形式，其用于電接觸布置在基座上的電元件、例如輻射源。在MID中，利用注塑技術由塑料制成的基座例如選擇性地配有電導體元件。該導體元件可以按照已知的制造過程來施加，例如通過印刷技術、熱燙壓印刷技術、LSA技術、激光直接成型(Laserdirektstrukturierung)和雙組分注塑法(Zwe1-Komponenten-Spritzgieflverfahren)。如果導體元件無電流地沉積在基座上，則導體元件可以在另一個方法步驟中通過電鍍的沉積工藝得到加強。


在下面對實施例的說明中借助附圖明確地描述本發明的其它細節和優點。其中示出了
圖1A示出了由刻度尺和掃描頭組成的長度測量系統，其具有根據本發明的掃描組件； 圖1B示出了根據圖1A的長度測量系統的剖視圖A-A ；
圖2A示出了掃描組件的基座，其具有用于接觸在基座上布置的電元件的印制導線；
圖2B示出了圖2A中的基座，以及布置在其上的且被電接觸的輻射源；
圖3示出了圖2A中的基座的第一變型；
圖4A示出了圖2A中的基座的第二變型；
圖4B示出了圖4A中的基座，以及布置在其上的且被電接觸的輻射源；
圖4C示出了圖4B中的、布置在印刷電路板上的掃描組件。
具體實施例方式圖1A以透視圖并且圖1B以剖視圖A-A示出了形式為長度測量系統的位置測量系統，該位置測量系統具有掃描頭10和刻度尺5的要以此掃描的測量刻度50 (量具)。長度測量系統用于測量兩個可彼此相對運動的測量物體沿測量方向X的位置。在此，掃描頭10固定在該測量物體之一上并且刻度尺5固定在兩個測量物體中的另一個上。為了更好地示出掃描頭10的結構，在圖1A中僅示出了殼體9的下部。掃描頭10具有掃描組件11，該掃描組件包括基座1，該基座具有定位在其上的且機械地固定的以及電接觸的輻射源4。該掃描組件11的有利的細節和可能的設計方案在下面借助其它附圖2A至4C詳細闡述。福射源4發出形式為光束的電磁福射,利用該電磁福射能掃描測量刻度50。在圖1B中示出了光束L的走向。在進行位置測量時由輻射源4發出的光線到達透鏡6，該透鏡使光線成形(formen)、例如視準，并且進一步對準測量刻度50。光束L根據掃描頭10和刻度尺5之間的相對位置由測量刻度50進行調整，并且最后到達探測裝置7以用于產生與位置相關的電掃描信號。電掃描信號可以通過電導線8傳輸至順序電子裝置(Folgeelektronik)0現在借助圖2A至4C示出了掃描組件11的三個不同的實施例，該掃描組件可以用于形成在圖1A和IB中示意性示出的掃描頭10，即特別是掃描頭10的那樣的組件，所述組件用于容納輻射源4并且為其通電流，借助于該輻射源產生了用于掃描配屬的刻度尺5的電磁輻射。圖2A示出了這種掃描組件的基座1，該基座包括由電絕緣材料、例如塑料制成的基體2，在該基體上安設了多個(能導電的)形式為(機械的)印制導線3的導體元件。基體2可以按照在MID技術中已知的方法配有導體元件，例如通過為基體2涂覆能導電的薄膜并且必要時使薄膜結構化。例如銅、錫、鉛或金適合作為用于導體元件(印制導線3)的材料。基座I的基體2包括承載區20，容納部22與該承載區隔開，該容納部界定了用于輻射源4的容納空間23，參見圖2B。在實施例中設計成空心柱形的容納部22沿運動方向B延伸，所屬的輻射源4能沿該運動方向插入到容納部22中。為此，輻射源4在實施例中配有基本上空心柱形的殼體40，參見圖2B，從而該輻射源可以布置在通過容納部22界定的容納空間23內部并且能沿容納部22的延伸方向、沿運動方向B運動，其在實施例中與柱體軸線重合。因此運動方向B定義了用于輻射源4相對于基座I的可能的運動的調節軌道，其通常不僅可以具有(至少逐段地)成直線的走向而且也具有彎曲的走向。根據圖2A和2B的概覽，輻射源4以LED的形式在基座I的容納部22中以下述方式沿方向B可運動地支承，所述方向在實施例中沿空心柱形的容納部22的縱軸線延伸根據輻射源4插入到容納部22中或者說容納空間23中多深，輻射源4沿運動方向B觀察能布置在由此形成的容納空間23的容納部22內部的不同的位置中。容納部22因此形成了用于當插入到容納空間23中以及還當輻射源4在容納空間23中運動(移動)時引導輻射源4的引導裝置，以便將輻射源4沿運動方向B布置在容納空間23內部的確定的位置中。容納部22在實施例中設計成開槽的，使得形成多個通過狹槽分開的部分區域(鉗嘴(Backen))，其在插入輻射源4中時施加徑向的預應力并且徑向地、也就是說沿垂直于運動方向B的方向(盡可能無間隙地)夾緊和定位輻射源4。輻射源4在基座I上的電接觸通過所述的MID技術以下述方式簡化在基座I的、由絕緣材料、特別是塑料制成的基體2上設置例如形式為薄膜式涂層的印制導線3。該印制導線在實施例中一方面形成了連接區域32，通過該連接區域，由基座I和輻射源4組成的組件能與印刷電路板P的印制導線電接觸。此外，基座側的印制導線3形成了用于電接觸輻射源4的連接區域34、36。在根據圖1A和IB的實施例中，形成那些連接區域34、36的印制導線在基座I的凸起部24、26上延伸，所述凸起部在容納部22的兩側延伸，更確切地說現在沿運動方向B延伸，輻射源4沿該運動方向能插入到容納部22中并且能在容納空間23內部移位。為了與基座I的印制導線3、特別是與印制導線3的為此設置的連接區域34、36電接觸，輻射源4具有用作接觸元件的連接元件44、46。所述連接元件在實施例中突出于輻射源4的殼體40的背面42 ;也就是說突出于輻射源4的那個側面42，該側面當按照規定將輻射源4插入到容納部22中時背離于容納空間23。連接元件44、46設計成(銷狀的)連接腿，該連接腿如此彎曲或者展開，使得連接元件44、46的部段44A、46A和印制導線3的連接區域34、36相交叉并且在此貼靠在其上。由此，印制導線3的連接區域34、36和輻射源4的連接元件44、46形成引導部、具體地說是在實施例中的縱向引導部，其能使得連接元件44、46在印制導線3的連接區域34、36上的移位，而連接元件44、46持續地與印制導線34、36電接觸。因此，當在容納部22或者說容納空間23內部調節輻射源4的位置時，能保持在輻射源和基座I的印制導線3之間的電接觸并且進而與所屬的印刷電路板P上的電路的電接觸。通過輻射源4在基座I的容納部22內部的運動或者說移動，可以如此調節輻射源4在容納空間23中的位置，使得實現與掃描組件的其它功能元件的確定的預定距離，例如輻射源4與所屬的透鏡裝置(聚光透鏡)之間的確定距離，該透鏡裝置用于使在工作時由輻射源4發出的光線平行(準直)。補充地或替代地，例如也可以調節輻射源4與配屬的掃描板之間的確定距離。輻射源4通過連接元件44、46和基座側的印制導線3的(沿運動方向B延伸的)連接區域34、36的電接觸在此確保了 在輻射源4的每個選擇的位置中存在期望的電接觸，以便能為輻射源4供給電能。為了將輻射源4固定在容納部22內部的期望的位置中，一方面可以將電連接元件44,46固定在印制導線3或其連接區域34、36上，例如通過焊接、特別是激光焊接，或者粘接(借助于導電的粘合劑)。原則上任意的連接方法適合于此，該連接方法能實現盡可能無梯級地或梯級少地將連接元件44、46固定在印制導線3的連接區域34、36上。附加地或替代地，輻射源也能以下述方式固定在容納部22中其殼體40固定在容納部22的壁上。為此，在容納部22的壁中設置形式為凹槽的固定區域22A、22B，其邊緣在實施例中涂覆有金屬材料。在此也可以采用不同的連接方法，優選地再次是盡可能無梯級或梯級少的連接方法，例如焊接(激光焊接)或者粘接以及其它材料配合連接。圖3示出了根據圖2A的基座2的變型，其具有電絕緣的基體2，在該基體上又安設了例如形式為薄膜式涂層的印制導線3。該印制導線一方面形成了用于將基座I電連接到印刷電路板上的連接區域32，并且還形成了用于電接觸輻射源的連接區域34、36，其根據規定布置在基座I的容納部22的容納空間23內部。基座I的容納部22在根據圖3的實施例中又沿著運動方向B延伸，該運動方向與容納部22的軸線重合，輻射源沿著該軸線能按照規定插入到容納部22中并且能在容納空間23內部運動(移位)。在根據圖3的實施例中，容納部22在橫截面中(例如基本上垂直于運動方向B)設計成矩形的，其具有倒圓的角部。此外，容納部在實施例中還突出于基體2的承載區20，從而其沿運動方向B延伸。相對于根據圖2A的實施方式的另一個區別在于基座側的印制導線3的連接區域34、36布置在容納部22之前、更確切地說是沿運動方向B布置在容納空間23的所設想的延長部中，通過該連接區域使得按照規定布置在容納部22中的輻射源能夠進行電接觸。印制導線3的連接區域34、36在此具體地設置在凸起部24、26上，該凸起部沿運動方向B位于容納部22的容納空間23之前。為了電接觸輻射源4，參見圖2B，形式為(銷狀的)連接腿的連接元件目前基本上成直線地突出于輻射源4的殼體40的背面42，從而在根據圖2按照規定地將輻射源4布置在基座I的容納部22中時，所述連接元件貼靠在印制導線3的連接區域34、36上。與根據圖2A與圖2B的布置不同，在圖3的實施例中，由印制導線34、36和輻射源4的配屬的連接元件44、46形成的引導部的延伸方向首先并不通過連接區域34、36的延伸部規定(如在根據圖1A和IB的情況下)，而是更確切地說沿運動方向B通過突出于輻射源4的連接元件(連接腿)的延伸部規定。在本實施例中，容納部22的部件28形成了(通過狹槽與容納部22的鄰接區域分離的)徑向彈性的部分區域(鉗嘴/接片)，該部分區域將徑向壓力施加到輻射源4上并且在容納部22中沿運動方向B引導期間盡可能無間隙地沿垂直于方向B的方向定位地保持該輻射源。在圖4A至4C中，示出了配有印制導線3的基座I (圖4A)的另一種實施例，其電絕緣的基體2限定了容納部22，在該容納部中布置有輻射源4 (圖4B)，其中，由基座1、印制導線3和輻射源4組成的組件布置在印刷電路板P上并且由此集成到電或電子的電路中(圖 4C)。
根據圖4A和4B，基座I的基體2具有承載區20，容納部22沿運動方向B突出于該承載區。在根據圖4A和4B的實施例中，容納部22在橫截面中多角地具有倒圓的角部。容納部又界定了容納空間23，在該容納空間內能布置輻射源4，該輻射源可沿運動反向B插入到容納部22或者說容納空間23中。為了電接觸輻射源4以及為了將基座I電連接到印刷電路板P上，在基體2上設有形式為印制導線3的導體元件，所述導體元件一方面形成用于連接到印刷電路板側的印制導線上的連接區域32并且另一方面形成用于電接觸輻射源4的另外的連接區域34、36。從基座側的印制導線3的連接區域34、36，連接區域34沿著容納部22的壁區域24延伸，并且另一個連接區域36在凸起部26上延伸，該凸起部在容納部22旁邊延伸、也就是沿運動方向B延伸。為了使輻射源4與基座側的印制導線3的、兩個沿運動方向B延伸的連接區域34、36電接觸，因此一方面可以使用直接位于輻射源4的殼體40上的連接元件44'，該連接元件在按照規定將輻射源4布置在容納空間23內時與印制導線3的、集成到基體2的容納部22中的連接區域34電接觸，以及另一方面使用形式為突出于輻射源4的銷狀的連接腿的接觸元件46，該接觸元件以下述方式進行彎曲該接觸元件利用部段46A沿著印制導線3的所屬的連接區域36延伸。通過基座側的印制導線3的、要在輻射源4方面接觸的連接區域34、36沿運動方向B的延伸，輻射源4沿該運動方向能插入到容納部22中并且能定位在容納空間23內，當輻射源4在容納部22內部運動或者說移位時，持續地保持了在輻射源4和基座側的印制導線3之間的電接觸，其目標是確定地定位輻射源4。輻射源側的連接元件44、46和印制導線3的基座側的連接區域34、36又形成了縱向引導部。如在根據圖2A和2B的實施例的情況下，還在圖3的以及圖4A至4C的情況下，能以下述方式實現將輻射源4固定在之前調節的位置中將輻射源4的連接元件44、46固定在基座側的印制導線3的所屬的連接區域34、36上，例如通過焊接、特別是激光焊接、粘接或者其它材料配合的應用方法。
權利要求
1.一種位置測量系統的掃描組件，具有-用于產生電磁輻射的輻射源(4)，借助于所述輻射源能掃描所述位置測量系統的量具(50)；-所述輻射源(4)的基座(1)，在所述基座上能固定所述輻射源(4)并且設有用于電接觸所述輻射源(4)的電導體元件(3);和-所述輻射源(4)的電連接元件(44、46)，所述輻射源(4)通過所述連接元件與所述基座(I)的導體元件(3)電接觸，其特征在于，所述基座(I)的導體元件(3)和所述輻射源(4)的連接元件(44、46)形成引導部，在所述引導部上，所述輻射源(4)在其固定在所述基座(I)上之前、在保持所述輻射源(4)與所述導體元件(3)之間的電接觸的情況下能關于所述基座(I)沿調節軌道(B)運動，以便能使所述輻射源(4)在所述基座(I)上沿所述調節軌道(B)布置在不同的位置中，其中所述輻射源(4)分別與所述導體元件(3)電接觸。
2.根據權利要求1所述的掃描組件，其特征在于，所述引導部具有至少一個印制導線 (34、36)和所屬的電接觸元件(44、46)，它們能沿著所述調節軌道(B)彼此相對移位并且同時相互電接觸，從而所述輻射源(4)關于所述基座(I)在不同的相對位置中進行電接觸。
3.根據權利要求2所述的掃描組件，其特征在于，所述引導部具有兩個沿著所述調節軌道(B)延伸的印制導線(34、36)和配屬的電接觸元件(44、46)。
4.根據權利要求2或3所述的掃描組件，其特征在于，所述至少一個印制導線(34、36) 作為電導體元件設置在所述基座(I)上，并且分別所屬的電接觸元件作為連接元件(44、 46)設置在所述輻射源(4)上的。
5.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，所述引導部設計用于使所述輻射源(4 )進行直線弓I導的運動。
6.根據權利要求5所述的掃描組件，其特征在于，所述導體元件(3)的、用于電接觸所述輻射源(4)的連接部段(34、36)和/或分別配屬的連接元件(44、46)直線地延伸。
7.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，所述輻射源(4)的至少一個連接元件(44、46)通過突出于所述輻射源(4)的連接腿形成。
8.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，所述輻射源(4)的至少一個連接元件(44')設置在所述輻射源(4)的殼體(40)上。
9.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，所述基座(I)具有容納部(22 )，所述輻射源(4 )布置在所述容納部上并且能沿所述調節軌道(B )運動。
10.根據權利要求9所述的掃描組件，其特征在于，在基座側的導體元件(3)的連接區域(34、36 )在所述容納部(22 )旁延伸，所述連接區域用于通過所述輻射源的連接元件(44、 46)來電接觸所述輻射源(4)。
11.根據權利要求9所述的掃描組件，其特征在于，在基座側的導體元件(3)的連接區域(34、36 )在所述容納部(22 )前延伸，所述連接區域用于通過所述輻射源的連接元件(44、 46)來電接觸所述輻射源(4)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，為了將所述輻射源(4) 固定在所述基座(I)上，所述連接元件(44、46 )材料配合地與在基座側的電導體元件(3 )的連接區域(34、36)相連接。
13.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，所述基座(I)具有由電絕緣材料制成的基體(2)，在所述基體上，所述導體元件(3)作為印制導線延伸。
14.根據前述權利要求中任一項所述的掃描組件，其特征在于，所述輻射源(4)配備有透鏡(6)，以便使由輻射源(4)發出的電磁輻射視準，并且在所述輻射源(4)和所述透鏡(6) 之間的需要用于準直的距離能通過所述輻射源(4)關于所述基座(I)沿著所述調節軌道(B)進行的運動來調節。
全文摘要
本發明涉及一種位置測量系統的掃描組件，具有用于產生電磁輻射的輻射源，借助于輻射源能掃描位置測量系統的量具；輻射源的基座，在該基座上能固定輻射源并且設有用于電接觸輻射源的電導體元件；和輻射源的電連接元件，輻射源通過該連接元件與基座的導體元件電接觸。在此，基座(1)的導體元件(3)和輻射源(4)的連接元件(44、46)形成引導部，在引導部上，輻射源(4)在其固定在基座(1)上之前、在保持輻射源(4)與導體元件(3)之間的電接觸的情況下能關于基座(1)沿調節軌道(B)運動，以便能使輻射源(4)在基座(1)上沿調節軌道(B)布置在不同的位置中，其中輻射源(4)分別與導體元件(3)電接觸。
文檔編號G01B11/00GK102997947SQ201210339968
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月14日 優先權日2011年9月14日
發明者A.格魯貝爾, J.多爾曼, M.辛德勒 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司